นวัตกรรมการแก้ไขปัญหาของตัวปรับแรงดันขั้นบันไดในระบบจำหน่ายไฟฟ้า
1 สรุปผู้บริหาร
ความท้าทายในการจัดการแรงดันไฟฟ้าในระบบจำหน่ายไฟฟ้าสมัยใหม่:
- สายส่งไฟฟ้าระยะไกลทำให้แรงดันไฟฟ้าลดลง;
- การรวมพลังงานกระจาย (DER) ส่งผลให้เกิดการไหลของไฟฟ้าสองทาง;
- การเปลี่ยนแปลงของโหลดทำให้แรงดันไฟฟ้ามีการแปรผันบ่อยครั้ง.
คุณลักษณะทางเทคนิคของ Step Voltage Regulators (SVRs):
- ใช้เทคโนโลยีการเปลี่ยนขั้วเพื่อปรับอัตราส่วนของวงจรหม้อแปลง ทำให้สามารถปรับแรงดันได้ ±10% (โดยทั่วไปจะมี 32 ขั้นตอน แต่ละขั้นตอน 0.625%);
- ข้อได้เปรียบที่สำคัญคือความสามารถในการปรับตัวตามเวลาจริงร่วมกับกลยุทธ์ควบคุมหลายแบบ ซึ่งให้การสนับสนุนแรงดันไฟฟ้าที่ยืดหยุ่นสำหรับระบบจำหน่ายไฟฟ้า.
แนวโน้มการพัฒนาเทคโนโลยี:
- พัฒนามาจากสวิตช์เปลี่ยนขั้วแบบกลไกพื้นฐานไปเป็นระบบรวมที่มีอิเล็กทรอนิกส์กำลัง อัลกอริธึมควบคุมแบบปรับตัว และโมดูลสื่อสารอัจฉริยะ;
- ตัวอย่างเช่น ABB SPAU341C รวมฟังก์ชัน Line Drop Compensation (LDC) ซึ่งจำลองคุณสมบัติของอิมพีแดนซ์สายส่ง เพื่อควบคุมแรงดันไฟฟ้าอย่างแม่นยำที่จุดโหลดที่ห่างไกล;
- การใช้รีเลย์ที่ถูกดึงดูดด้วยแม่เหล็กและ TRIACs ลดการสูญเสียและขนาดของอุปกรณ์ ทำให้การติดตั้งยืดหยุ่นและคุ้มค่ามากขึ้น.
2 หลักการและโครงสร้างทางเทคนิค
กลไกหลักในการควบคุมแรงดันไฟฟ้า:
- บรรลุการควบคุมแรงดันไฟฟ้าโดยการเปลี่ยนอัตราส่วนของวงจรหม้อแปลง โดยอาศัยเทคโนโลยี On-Load Tap Changers (OLTCs).
กระบวนการควบคุมป้อนกลับแบบวงจรป้อนกลับ:
- หม้อแปลงแรงดันทำการรับสัญญาณแรงดันระบบอย่างต่อเนื่อง;
- สัญญาณความผิดพลาดถูกสร้างขึ้นจากการเปรียบเทียบค่าที่ได้รับกับค่าอ้างอิงที่กำหนด;
- หน่วยควบคุมตัดสินใจทิศทางการเปลี่ยนขั้ว (เพิ่ม/ลด) และขนาดขั้นตอนตามสัญญาณความผิดพลาด.
พารามิเตอร์ทางเทคนิคที่สำคัญของ SVRs สมัยใหม่:
- ยกตัวอย่างเช่น SPAU341C: รองรับการปรับแรงดันไฟฟ้าที่ละเอียดระดับ 0.625% ทำให้สามารถควบคุมแรงดันไฟฟ้าอย่างแม่นยำภายในช่วง ±10% ใน 32 ขั้นตอน.
2.1 ส่วนประกอบหลัก
- On-Load Tap Changer (OLTC): เป็นตัวกระทำหลักของเครื่องควบคุม โดยใช้ตัวขัดขวางสุญญากาศเพื่อลดการอาร์กไฟฟ้า ตัวต้านทานการเปลี่ยนขั้วทำให้กระแสไฟฟ้าต่อเนื่องระหว่างการสลับ ป้องกันการหยุดจ่ายโหลด ดีไซน์สมัยใหม่ใช้เทคโนโลยีการเปลี่ยนขั้วด้วยตัวต้านทานคู่ ลดเวลาการเปลี่ยนขั้วลงเหลือ 40-60 มิลลิวินาที.
- โมดูลควบคุม: สร้างบนไมโครโปรเซสเซอร์ประสิทธิภาพสูง (ARM/DSP) รวมกลยุทธ์ควบคุมหลายแบบ ABB SPAU341C ใช้สถาปัตยกรรมโมดูล ประกอบด้วยโมดูลเชื่อมต่อ โมดูล I/O และโมดูลควบคุมแรงดันไฟฟ้าอัตโนมัติ รองรับการตรวจสอบตนเองอย่างต่อเนื่องสำหรับการวินิจฉัยฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ในเวลาจริง.
- หน่วยวัดและป้องกัน: หม้อแปลงแรงดัน/กระแส (เช่น PT1, PT2, TA1) ทำการรวบรวมพารามิเตอร์ระบบอย่างต่อเนื่อง หน่วยมีฟังก์ชันป้องกันกระแสเกินและแรงดันต่ำสามเฟส เมื่อตรวจพบการลัดวงจรหรือแรงดันต่ำอย่างรุนแรง การเปลี่ยนขั้วจะถูกบล็อกทันทีเพื่อป้องกันความเสียหายของอุปกรณ์.
- อินเทอร์เฟซการสื่อสารและการทำงาน: รองรับโปรโตคอลการสื่อสาร Ethernet, GPRS และอื่นๆ สำหรับการตรวจสอบและตั้งค่าพารามิเตอร์จากระยะไกล โมดูลแสดงผลให้หน้าจอการทำงานท้องถิ่น แสดงพารามิเตอร์สำคัญ เช่น ค่าตั้งและค่าที่วัดได้ในเวลาจริง.
2.2 ลักษณะการทำงานที่สำคัญ
|
ลักษณะ |
คำอธิบายทางเทคนิค |
คุณค่าในการประยุกต์ใช้ |
|
Line Drop Compensation (LDC) |
ใช้พารามิเตอร์อิมพีแดนซ์เสมือน (R/X) ในการชดเชยแรงดันไฟฟ้าที่ลดลง. |
ทำให้สามารถควบคุมแรงดันไฟฟ้าอย่างแม่นยำที่จุดโหลดที่ห่างไกล; ไม่จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์วัดเพิ่มเติม. |
|
การสนับสนุนการไหลของไฟฟ้าสองทาง |
ใช้สวิตช์ไฮบริดที่รวม Thyristors แบบแบ็คทูแบ็คและรีเลย์ที่ถูกดึงดูดด้วยแม่เหล็ก. |
ปรับตัวเข้ากับสถานการณ์ที่มีการรวมพลังงานกระจาย (DER); สนับสนุนการควบคุมแรงดันไฟฟ้าภายใต้การไหลของไฟฟ้าแบบย้อนกลับ. |
|
ความสามารถในการทำงานแบบขนาน |
สนับสนุนการทำงานแบบขนานของหม้อแปลงได้สูงสุด 3 ตัวผ่านหลักการ Master/Slave หรือการลดกระแสวน. |
ขยายความจุของระบบ; ตอบสนองความต้องการของพื้นที่ที่มีความหนาแน่นของโหลดสูง. |
|
ความสามารถในการผ่านเหตุขัดข้อง (FRT) |
รวมการตรวจจับแรงดันไฟฟ้าลดลงและลอจิกการฟื้นฟูอย่างรวดเร็ว. |
รับประกันการจ่ายไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องสำหรับโหลดที่ไวต่อแรงดัน; เพิ่มความน่าเชื่อถือของการจ่ายไฟฟ้า. |
3 โซลูชันการประยุกต์ใช้ในการออกแบบระบบจำหน่ายไฟฟ้า
3.1 สถานการณ์การประยุกต์ใช้ที่典籍
